The Potential of Shore Power to Mitigate Air Pollution in Seaports: A Case Study of the Port of Bremerhaven Based on Vessel OPS Capability
这项研究表明，在不来梅哈芬港实施岸电系统（OPS）可以大幅降低运营成本和外部成本，并显著减少空气污染排放，尽管其成功取决于电价、船舶兼容性以及基础设施投资。
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当一艘巨轮停靠在码头时，它并非只是静静地停在那里，而是伴随着维持灯光、制冷系统运行以及保障船员舒适度的持续且嘈杂的能量消耗而嗡嗡作响。几十年来，为这些系统供电的标准方式是让船舶自身的柴油发动机持续运转，在紧邻城市的地点燃烧燃料。这种被称为“热机”（hotelling）的做法，向港口周围的空气中排放着源源不断的烟雾和废气，加剧了当地的健康问题并导致了气候变化。工程师和环保主义者提出的解决方案出奇地简单：将船舶插到陆地上。通过连接到岸上的电网，船舶可以关闭其肮脏的发动机，转而使用清洁的电力。这项被称为“岸电”（onshore power supply）的技术已经存在且行之有效，但其普及速度缓慢，受困于建设连接设施的高昂成本，以及人们对于这是否真的比燃烧燃料更便宜或更清洁存在的不确定性。
来自海事经济与物流研究所（Institute for Maritime Economics and Logistics）和赫瑞-瓦特大学（Heriot-Watt University）的研究人员决定通过观察一个真实的运作港口——德国不来梅哈芬（Bremerhaven）——来消除这种不确定性。他们并没有对未来可能性的盲目猜测，而是研究了2024年访问该港口的数千艘船舶的实际移动轨迹。他们重点关注了在该港口占据主导地位的三类船舶：运载全球货物的箱型集装箱船、带来游客的巨型邮轮，以及运输汽车的汽车运输船。研究团队收集了每艘船抵达和离开时的详细记录，精确计算了它们在码头停靠的时长以及维持系统运行所需的电量。随后，他们建立了一个计算机模型，来模拟该港口的三个不同未来。在第一种情景中，他们观察了目前的现状，即没有船舶使用岸电。在第二种情景中，他们设想了一个中间状态，即只有那些已经配备了插电设备的船舶才会进行插电。在第三种情景中，他们构想了一个全面的转型，即每一艘符合条件的船舶在停留期间都会全程插电。
这项模拟结果揭示了现状与可能性之间的鲜明对比。在基准情景下（即船舶继续燃烧燃料），港口因对人类健康和气候造成的损害而面临巨额账单。研究人员计算出，这些船舶排放的空气污染和温室气体每年给社会造成近9700万欧元的健康损害和气候影响，这一数字实际上高于燃料本身的成本。这一隐藏成本代表了港口社区在没有看到燃料发票的情况下，必须为呼吸系统疾病和环境退化支付的代价。然而，当研究人员将模型切换到“仅目前具备岸电能力的船舶使用岸电”的情景时，情况发生了戏剧性的变化。即使只是这种涉及总船队极小部分的局部转换，也削减了近四分之一的总外部成本，每年节省了超过2200万欧元。其中，集装箱船带来的改善最为显著，原因仅仅在于它们的数量众多，但氮氧化物和颗粒物等有害污染物的减少在所有类型的船舶中都有所体现。
当研究小组模拟一个“所有能够使用岸电的船舶都实际使用岸电”的未来时，出现了最令人震惊的发现。在这种全面采用的情景下，港口和航运公司的运营成本下降了80%。这种巨大节省的原因在于能源价格。在德国，政府针对用于此特定用途的电力提供特殊的税率，使得这种电力的价格明显低于购买海用燃料。在这种条件下，使用电力运行船舶的成本远低于燃烧柴油的成本。此外，环境效益几乎达到了完全化，外部成本下降了97%以上。港口周围的空气将几乎完全不再有目前从船舶烟囱中飘出的废气。研究人员指出，唯一的燃料使用将发生在连接或断开电缆的短暂时刻，或者是对于那些不适合插电的极短访问。
然而，这项研究也提出了一个冷静的提醒：技术本身并不是魔杖。研究人员指出，岸电的清洁程度完全取决于这些电力的生成方式。如果电网仍通过燃烧煤炭或天然气来满足新的需求，那么污染只是从船舶的烟囱转移到了发电厂的烟囱，气候效益也会随之缩减。此外，研究还强调了一个日益复杂的现象，即液化天然气（LNG）——许多新船正在转向使用这种燃料。虽然LNG比柴油更清洁，但使用这种燃料的船舶在停靠时通常仍需燃烧掉多余的气体，而且许多此类船舶尚未设计用于接入岸电系统。这造成了一种错位：最新的、“更清洁”的船舶可能无法使用最清洁的解决方案。研究人员还注意到，这一计划的财务成功在很大程度上依赖于目前的电力税收优惠；如果没有这些优惠，成本优势将会消失，转型也将停滞。
最终，研究结论认为，岸电是一种强大的工具，但它需要协调一致的努力才能发挥作用。仅仅由港口建设好电缆是不够的；船舶必须进行改装以接受连接，并且电力必须来自清洁的电网。来自不来梅哈芬的数据表明，节省资金和改善公共健康的潜力是巨大的，但这是有条件的。这种转型要求港口、航运公司和政府通力合作，以确保电力价格合理、基础设施就绪且船舶具备兼容性。对于不来梅哈芬港，以及潜在的全球港口而言，前行的道路是清晰的：插上电源，但前提是整个系统都要做好支持变革的准备。技术已经到位，在正确的规则下经济理由十分充分，且环境回报是立竿见影的，但这需要一种超越单纯安装插座的整体性方法。
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